专利名称：确定控制指令的方法
对于由大量计算数字信息控制的机器来说要用一种方法简单快速地确定控制指令。U.S.4，675，582描述了这样一种机器(在此，该专利作为参考文件)，其中多个滑架独立地由多个同步直线电动机系统推进。对于第一稳态运行条件需要能够简单、迅速地确定控制信息，而且在机器连续运行时，需要能确定自第一稳态条件向第二不同的条件转换所需的控制信息;在操作机器时，要对应于观察到的变化条件迅速地、在线地做出决定。例如，用这种直线电动机系统驱动有如美国申请07/209，910(在此做为参考文件)中所详细描述的拉伸薄膜的拉幅机中的滑架，这个机器的运行条件须相应于薄膜特性而变化，所说的变化是做为拉伸操作的结果而被观察的。拉幅机的控制系统包括直线电动机静子(初级线圈)中的控制区，静子位于拉幅机两侧，用来与连在每一对被独立驱动的滑架上的同步动子(次级线圈)电磁耦合。组成控制指令的分立的二进制位(比特)的控制信息储存在该控制系统中的区域控制存储器内，以使每个区域能重复产生电磁信号，这个信号准时与其它区域的电磁信号相配合，从而在整个拉幅机长度上不断地推进该滑架。
在′582号专利中，对于稳态及变换操作，直线同步电动机的控制指令是从λ-T单元中描述位置与时间(t)的予定关系曲线推得的，这里λ＝电相位的一个磁极距，T＝进入该系统动子间的一个操作过程的时间。解该曲线的模拟方程求出位相，它作为离散的时间间隔的函数，这是为了确定存在区域控制器的存储器中三个电相位的信息位。对于一个相位的各个完整的λ，在某些时间T会发生二进制指令的变化。这些时间可由λ与t的关系曲线来计算。对于一个给定的区域存储器，一个相位信息可表示成一个λ值的表，λ是t的函数。λ是用度数表示的，每λ为180度;t用一些等于秒的恒定时间T表示。不过已发现，这种以度-秒关系曲线确定数据不便于运算，于是，为选取存储地址，时钟里的时间由中央可编程时基标记;为了六步电机驱动，三相静止的齿配置成位相角的最小公分母。
人们发现，通过不断求解描述动子的位置-时间关系曲线的模拟关系式来获取这种数据是一种费时的运算，有时需要好多分钟的计算机时间。确定转换信息尤其如此，因为对于多个正在变换的滑架都须研究其特有的曲线。必须计算对滑架的外廓所储存的全部数据。例如，对于某些应用，可能总计要达到750，000个单个数值，它们转换成位组合格式，则总量将超过50，000，000数据位！由于转换常常以几个有明显速率变化的步骤来进行，所以在机器运行期间经常要进行这些计算。第一步可脱机计算，但是计算接下去的步骤的计算时间时，机器所加工的产品常会被擦伤，因此使这种时间减到最小程度就是十分重要的。事先计算数据并由存储磁盘记下，也是一个缓慢的过程，它需要大型磁盘存储器，而且它本身也不适用于在最后一分钟改变操作条件。
本发明是一种确定同步直线电动机控制系统稳态控制指令的方法，这些指令储存在区域控制器的存储器中，这个控制系统用来独立地推进多个直线电运机的动子，譬如推进′910申请中的拉幅机支架的滑架的同步直线电动机。本发明也是一种迅速确定从一组稳态指令变成另一组指令的变换指令的方法。这些方法比′582专利所描述的方法给出更为迅速的确定。
本发明的方法导出离散型控制信息的步骤包括-以存储地址时钟标记与直线电动机静子齿数的关系曲线代替度与秒关系曲线描述各滑架运动分布的数据;
-根据各个区段的分布运动数据进行模运算来确定区域控制器的存储器中的数据排列;
-使用各种予先确定的连续模拟关系曲线确定并组合运动曲线的各个部分导出包括复杂的加速区段的稳态运行的总运动分布;
-按一定比例分配各稳态数据点之间每条中间曲线的数据点来确定各稳态之间的许多中间变换曲线的数据，所说比例由加权函数确定。
本发明的表示和导出控制数据的方法得到极好的运算结果，明显地减少了获取数据的时间，使数据在线运算切实可行。
图1是分成多个控制区段的直线电动机静子及一些与这些静子区段位置有关的数据示意图;
图2是图1的展开，表示与那些静子区段位置有关的附加数据;
图3是滑架沿直线电动机拉幅机不同位置处的速度曲线;
图4是操作者具有的数据表，操作者希望将此表编入控制指令;
图5的表格表示特征速度与时间的关系曲线，它描述滑架贯穿拉幅机的可能运动;
图6的表格说明沿拉幅机静子两个不同位置变换的相邻滑架之间的滑架间隔;
图7是时间与现有位置、新位置的关系曲线和滑架7的变换分布;
图8A-C是在特定操作条件下，对与稳态分布之间的变换有关的滑架对每个齿的时标的时间表。
图9是一个流程图，表示操纵直线电动机系统时与得出稳态控制指令及变换控制指令有关的步骤;
图10是图8中数据的曲线，表示由本发明的方法得到的稳态分布及变换分布，用以和′582专利的图13相比较;
图11是总曲线图，用沿拉幅机的位置与相对于滑架进入该拉幅机的时间的关系曲线表示典型的变换分布;
图12是图11曲线的部分放大示意图;
图13A-D与′582专利的图13A-D相同，它们图示出对两种典型的稳态条件和一种典型的变换条件，以相位角与时间的关系表示动子沿静子的位置;
图14与′910申请的图10相同，表示同步双轴拉幅机的俯视图;
图15与′582专利的图1相同，是直线电动机控制系统的有代表性部分的方框图;
图16与′582专利的图5相同，是直线电动机控制系统的区域控制器详细方框图;
图17与′582专利的图9相同，是LSM区域驱动器的驱动器逻辑电路的输入与输出的逻辑真假值表;
图18表示区域存储器中用来在每个区段的第一齿范围推进动子的控制位位置。
以下对这些附图进行详细的讨论。
稳态运行图1中的长形字框1101代表静子构结，字框内的数字是以λ为单位表示的沿静子的位置。字框1101分别标记成Z1、Z2、Z3等的子框，它们代表静子的控制部分或区段。沿着静子的位置按电磁信号的相位角表示于标记为“度”的纵列中。对于一种沿着静子的特定运动，动子到达每个相位角或者λ位置的时间，以“T”为单位表示于标记为“T”的纵列中。这个λ或者度与“T”的关系的信息呈共同形状，其中表示的数据用于描述′582专利图13的运动曲线或运动分布。在′582专利的控制系统中，各开关指令(输入)用以决定晶体三极管的三相开关状态(输出)，这些开关指令以二进制信息的形式储存在区域控制器的存储器的每个存储地址中。每个时钟标记存取一个存储地址。′582专利的图17表格表示在六步驱动器中接通和中断晶体管的二进制信息或二进制位组合格式，为的是把不同相位角的三相电流引入到静子线圈中。由于三相状态保证每次为60度的相同增量，所以，对于一个相位周期(360度)，形成的磁信号传过6个线圈或者静子的六个齿。所以，一个相位状态变化，电磁(EM)信号移过一个齿。
已经发现，对于每一个齿计算动子到达该齿的时间(时间与位置关系的计算)，可使控制数据的确定简化。与合成电力波形的六步法不同，本发明可以方便地精确测定一个齿的几分之一并计算到达这个几个之一的时间。一般来说，术语“齿”用来定义在驱动控制逻辑最小的一步期间，动子所移动的距离。为使EM信号与同步动子相耦合，并按′582专利图13的位置与时间关系曲线802推进动子完全贯穿该系统，当位组合格式必须变化以便把动子移到下一个齿时，就用图2中的数据表示这个时间。时标列1102代表“滑架时标”，以便沿着从零计时开始的静子的整个长度推进单个滑架(动子)，并于该滑架离开系统时结束。选择时标的标度是以所需的常量“T”的间隔为基础的，T是相邻的动子进入系统，即到达静子第一齿范围之间的时间。选择标度为的是良好的分辨力，这里对每个时标都在区域控制数据存储中存取一个地址。例如，对于时标0-146的1102列中的T＝1319时标，1104列中的三相位组合格式维持101，同时动子恰好进入该系统。对于时标147，位组合格式变成100，并保持到时标292止。在时标293时，位组合格式变成110。此时，EM信号以及耦合的动子已移过第二齿。对于运动分布曲线802、1102列中的时标数据计算到其小数部分，但在使用中，时标值总是四舍五入，成为1106列中展开数据所表示的分立值。
为了沿静子同时并且独立地推进若干个滑架，按照′582专利把静子分成若干个控制区段。其中滑架要彼此隔开，要这样来选择区段，使得在一个区段中每次不再会有多于一个的滑架。把推进一个滑架使之通过一个区段的数据储存在一个区域控制器的存储器中。在稳态运行中，对于一个区段而言，推进相邻的动子的信息是相同的，所以对于每个控制区域，该信息对每个动子能够重复。每个存储器中的地址编号是相同的，推进动子通过一个区段并超出该区段的信息可以象图2的1102列所示的那样来确定。在图2的1102列中，选择“T”＝1319时标的“区段时标”的相等时间间隔按每个区域括起来，表示该信息存在各区的存储器中。“滑架时标”与“区段时标”的标度是一样的。例如，对于区段2，动子到达处于22齿的区段2的始端时，时间是3224滑架时标，在时标4543之后，区段2的信息结束1319时标。类似地，动子在齿25处到达区段3的始端，时间是3664时标，在时标4983之后，区段3的信息结束1319时标。不过，在实时情况下，一个动子不会在一个动子进入区段3的同一时间进入区段2。当区段2与区段3的信息同时输出时，在动子首先进入区段2情况下，区段2的位组合格式地址将与在该动子首先进入区段3情况下的区段3的位组合格式不相同，因为后一事件发生在后。有一个问题，这就是当动子首先进入区段2和3时，要确定这些数据的地址设置在区段2和3的存储器中的什么地方。′582专利的图13示出作这种确定的系统。该系统涉及一些长度计算。
已经确定，对于每个区段，随着动子进入区段，用于推进动子的信息的地址(入口地址)，相对起始地址可通过作全部区段时标的模运算成为1102列中的滑架时标信息而被确定。在数学定义的模运算中，第一个数除以第二个数并确定余数，这个余数就是解。比如，参照图1和图2，在T＝0时，对于区段1来说，动子在101位通过0齿，这个信息在地址0，它确定一个参考条件。对于区段2，对于通过齿22的动子，储存信息的入口地址如下来确定-在齿22处，对于运动分布，滑架时标为3224;
-3224除以各个区域存储器中的地址数1319等于2，余数为586;
-在齿22处推进动子的位组合格式是011;
-位组合格式011应存到区段2的存储器中地址586处。作为一个例子，这个确定一直持续到通过区段5，并表示于图18中。存储器由有如区段2的存储区1109的矩形块表示。每个存储器具有1319个地址，始于零而止于1318。在区段2中，跟随地址586的数据是下一个1318时标的数据，这些时标映成地址，一对一地从存储器的终端地址循环回到其始端地址。用这种方法可以很快地确定各区段的存储器中控制数据的存储单元。
在确定运动曲线或运动分布时，有一个问题，即并非总是很容易得到′582专利图13的位置与时间关系的数据的。例如，机器的操作者不想利用动子到达一个特定位置的时间为据。操作者想利用在一个特定位置处的各动子间的间隔，或者动子在一个特定位置处所应该达到的速度为据。此后，机器的控制机构应将这种信息转换成所要的时间-位置关系的格式，或者时标与齿的关系的格式，对于区域控制器的存储器来说，后者可以很容易地变换成时标与位组合格式的关系。
操作者也不知道整个速度与位置关系曲线的信息系列。通常操作者只有一些关键的数据点。譬如，当人们使用′582专利的直线电动机系统时，直线电动机用来在相反的环路上推进薄膜夹片滑架，目的是要同步双轴地拉伸薄膜。这种使用的详细说明可以参考′910申请。本发明可使操作者精确地测定一个动(同步地)滑架沿直线电动机静子的运动，静子沿着拉幅机的拉伸部分分布着。一个纵断面图便是这个运动的说明。操作者将根据在沿着拉幅机的拉伸侧的几个位置处滑架的速度(或者间隔，或者伸长度比)对这个运动加以描述。特别是控制系统的计算机允许操作者精确地测定滑架沿拉幅机任意数目的位置处所需的速度(或者间隔，或者伸长度比)。这就把拉幅机分成许多长度相等或者不相等的区段。操作者还可以精确地测定加速运动的类型，这被用来对滑架通过上述每一区段的运动进行控制。图5表示的是储存在计算机中的八种典型运动类型，并用几种方式表示它们的特性。作为计算机内区段分信息的组合结果，总的速度与位置关系曲线是对稳态运行来定义的。通过拉幅机的各个滑架将遵循这个分布。
譬如，在′910申请的图14中，操作者可以知道在位置920、921、914、924、925、892和929处所要求的速度。他还知道在这些位置间他想看到什么。图3表示在不同位置通过拉幅机所需速度的曲线，图4的表格表示操作者从′910申请的图14所示系统所能精确测定的已知信息。例如，对于位置920和921之间的区段，夹片滑架的速度将保持为常数100(图5类型1的运动);在位置924和925之间，夹片滑架的速度将保持常数350;在位置892和929之间，该速度将保持常数340。在位置921与914之间，希望速度从100逐渐变到200，确切地说，滑架将作加速运动，而且这个速度将按“S”形速度与时间的指数关系曲线变化(图5类型4的运动);在914与924之间，这个速度将按照缓慢的速度与时间的二次关系曲线(图5类型6的运动)从200变到350。在位置925与892之间，滑架按照凹形的速度与时间的指数关系曲线(图5类型2的运动)从350缓慢变到340。操作者可选择各种滑架运动的分布。图4所示的那些运动分布类型在图5中用表格表示出来。由于正是这种较为一般的数学表达对所涉及的加速运动给出直观认识，所以要对速率与时间或速度与时间的关系式做逐字的说明。一种给定的滑架运动可以用各种类型的不同曲线所表示的多种方式来确定，而当连续推进滑架通过拉幅机或者一些别的装置时，可以用同一种类型的运动提高或降低滑架的速度。在确定稳态曲线时，正象许多种所需要的运动及区段那样，直线电动机系统的限制及过程的运行限制都能用于机器。
图9表示的是确定本发明系统运动分布的流程图。参照图9的左侧，当操作者利用如上所述的图3、4和5对滑架第一稳态运动条件精确地测定运动分布时，机械控制装置根据时标与齿的关系给出定态的运动分布数据表。继而，通过模运算把此表变换成位组合格式与时标关系的区域存储数据，并把这个信息储存在第一稳态存储器RAMX中，这可参见′582专利的图16。在′582专利中，采用两类动子，一个跟在另一个后面，对于相邻的动子，这需要180的信息交替。为简化这一讨论，只考虑使用一种类型的动子，于是，相邻动子的位组合格式是相同的，而且存储器只需存储一个动子的信息。
本发明提供了一种由操作符数据获取区域控制器的存储器的位组合格式的方法。这包括确定滑架运动分布的各个区段，把各区段事先确定的加速类型组合起来，把速度与位置的关系转换成时标与齿的关系，之后对每个时标由齿数转换成位组合格式。
变换运算在′910申请的薄膜拉幅机运行时，操作者还可以希望改变滑架(动子)的速率与位置的关系。由图3和图4以加速类型2描述的第一稳定条件可以变成具有不同的末速及不同的加速分布的第二稳态条件。有两种可能的方式，一种是末速维持不变而加速分布变化，另一种是加速分布维持不变而只有末速变化。操作者将象上面参照图4所描述的那样将新的条件填在一张新表中，控制系统将计算变换的位组合格式以便形成变化。正如对′582专利的图13所示的曲线所做的那样，计算这些变化需努力确定不同的条件和每个变换滑架的模拟运动方程，还需要有效的计算机时间(依运动分布之复杂程度需数分钟到数小时)来计算这些数据。已经发现，对于从一个稳态向其它稳态变换的滑架，利用两个独立的稳态数据表并做出多个变换表的独立的近似值，就能明显地减少这种努力和时间(5-10秒，与分布的复杂程度无关)。与复杂的、连续的模拟计算相比，这是要从′582专利的图13导出变换数据。在拉幅机的情况下，稳态变化期间所得的结果不能使用，必定是废的，所以，在稳态之间移动的滑架的运动特性可用几种方法来确定，而在连续确定的数据与分别确定的数据之间的微小差别并不重要。
变换分布RT(P，C)是在时间确定时的一个离散函数;滑架进入拉幅机之后，沿直线电动机静子到达一个确定的位置，即相位P。也就是说，这个函数只当相位P及滑架数目C都是整数时才有意义。此外，现有分布和新分布，即RC(P)与RN(P)本质上也是独立的，它们各自都只在相位为整数值时才有意义，而与滑架无关，这是因为各滑架都遵循同一种分布。
利用′582专利的直线电动机控制系统的固有离散特性导出了数字法。这些方法从所述的现有分布函数(阵列)和新分布函数(阵列)开始代替原有的模拟分布的确定。之后，由这两个阵列直接计算所描述的变换分布函数(整数矩阵)。
这些方法的最大的优点在于只与独立的现有分布和新分布有关。当计算这些独立的分布函数时，所有的进一步计算就要完全依赖于确定原始的模拟分布的复杂程度。
一组这样的离散方法(称之为曲线滑移法)的特征是，在变换期间要求每个滑架遵循现有分布与新分布之间的某一分布。图11说明这点。
每个变换分布，譬如1110，总是位于现有分布1112与新分布1114之间的。
在分布变化期间，一个滑架所遵循的分布可由定义为现有分布与新分布的线性组合的变换分布来表示。
变换分布可以是一切有效分布的曲线族，它们很好地描述滑架经过该系统的运动。不同的变换分布类型的实例包括反位置分布曲线，反速率分布曲线以及实际速度分布曲线。这些不同的分布类型涉及到不同的相对于变换分布“滑移”离散数据的方法，所说的变换分布是从现有分布(变换前)向着新分布(变换后)的。我们将简要地说明三种不同的分布滑移方法。还有其它方法(那是以一些在此尚未定义过的其它分布为基础的)就不做讨论了。为了有助于说明这些方法之间的差别，图11中的椭圆线中的部分经放大表示于图12中。
反位置滑移法(MIPS)得到的分布曲线的特征是，在变换期间，要求每个滑架遵循一个反位置(也即时间与位置的关系)关系曲线，它处在现有的反位置分布曲线与新的反位置分布曲线之间的某处。特别是，在分布变换的过程中，滑架遵循的运动由反位置变换分布RT(P，C)来描述，并且定义为现有反位置分布RC(P)与新反位置分布RN(P)的线性组合，也即RT(P，C)＝F(…)＊RN(P)+〔1-F(…)＊RC(P)其中F(…)为加权函数，它决定怎么样的现有分布曲线将完成滑移到新分布曲线。经重写，有〔RC(P)-RT(P)〕＝F(…)＊〔RC(P)-RN(P)〕再参考图12，可以看到｜BC｜＝F(…)＊｜AC｜其中｜BC｜是从B到C的线长。
反速率滑移法(MISS)所得到的分布曲线的特征是，在变换期间，要求每个滑架遵循一个反速率(即速率对位置的关系)分布曲线，它处于现有的反速率分布曲线与新的反速率分布曲线之间的某处。特别是，在分布变换过程中，滑架遵循的运动由反速率分布QT(P，C)表示，并且定义为现有反速率分布QC(P)与新反速率分布QN(P)的线性组合，即QT(P，C)＝F(…)＊QN(P)+〔1-F(…)〕＊QC(P)这种方法的最终变换分布为RT(P，C)＝RT(P-1，C)+QC(P)-F(…)＊〔QC(P)-QN(P)〕。
实际速率滑移法(MASS)得到的分布曲线的特征是，在变换期间，要求每个滑架遵循一个速率对位置的分布，它处在现有的速率对位置分布与新的速率对位置分布之间的某处。特别是，在分布变化过程中，滑架遵循的运动分布由实际速率分布ST(P，C)表示，并且定义为现有的实际速率分布SC(P)与新速率分布SN(P)的线性组合，即ST(P，C)＝F(…)＊SN(P)+〔1-F(…)〕＊SC(P)。
注意到S(…)是Q(…)的倒数，这个表达式可以重写成ST(P，C)＝{F(…)＊QN(P)-1+〔1-F(…)〕＊QC(P)-1｝-1这个方法的最终变换分布为RT(P，C)＝RT(P-1，C)+｛SC(P)-F(…)＊〔SC(P)-SN(P)〕｝-1。
加权函数F(…)决定什么样的现有分布将完成向新分布的滑移。必须选择这个函数，以满足所有与该系统有关的要求和物理限制。这样的加权函数有一个完整的族，它们满足所有这些限制。
如果加权函数总有一个0和1之间的值，则最终的变换分布将总在现有分布与新分布之间。变换开始之前，现有分布是有效的，所以加权函数定为零。类似地，变换结束后，新分布为有效，所以加权函数定为1。此外，这样的要求是合理的，即对于在整个变换周期ST内增加时间，加权函数是连续的而且是不衰减的。在很多情况下，这些条件对于确保所有的物理限制完全得到满足是充分的。
下面将简要描述两个可能的加权函数。
可以选择“时间线性”加权函数作为唯一的时间的线性函数(LT);也就是0，当t≤0时F(p，t，c)＝t/ST，当0＜t＜ST时1，当ST≤t时这个LT加权函数满足所有的系统约束。要提到的是，这个表达式中的时间t可以等于自变换开始直到滑架进入现有位相(P-1)，或新位相P时候的时间，即t＝RX(P-1，C)或RX(P，C)。
其选择取决于所选的变换分布类型及其数字特性。
另外可选择“滑架线性”加权函数作为唯一的变换的滑架数的线性函数(LC);这就是，0，当t≤0或c≤0时F(p，t，c)＝c/CX，当0＜t＜ST时1，当ST≤t或CX≤c时这个LC加权函数也满足所有的系统约束。要提到的是，这个表达式中的c是变换期间被驱动的滑架的初始数目，对于第一个受变换作用的滑架c＝0，而CX代表第x个受作用的滑架。
我们已经描述了三种变换分布类型和方法，还有两个加权函数。现将它们归纳于下表中。还存在其它的滑移规范及加权函数。
分布滑移方法的可能组合
具体的分布滑移方法的实现包括选择性变换分布类型及加权函数。“分布滑移方法的可能组合”表说明了此点。变换分布类型确定矩阵的行，加权函数确定其列。矩阵中的各元素均为有效的组合。已发现采用分布滑移法C便于应用，它将满足一切可能的操作条件下的全部物理限制。
根据直线电动机拉幅机控制系统的实际经验，使用较差的值操作HP-1000小型机，采用分布滑移方法C用不到10秒钟时间即可完成一个分布变换的计算。这个时间跟分布的复杂程度无关。这是足够快的，从而可以实时地测定并实时地计算出该分布。
这个方法与模拟方法相比，对于最简单的现有分布及新分布，模拟法在计算机上花费的时间起码要比分布滑移法长几百倍，随着分布的复杂程度增加，这个时间之长，将增加到上千倍乃至更长。
所以，要实时地进行这些计算就是不实际的了，这些数据必须事先计算，还要存在磁盘中，可是这样一来就需一个大容量的磁盘存储器，对一个单个的步骤序列就要有多达10亿个数据位。此外，对一个特定的步骤而言，把数据从磁盘输入计算机就要花几分钟的时间。另外，这个计算法不适用于在该操作条件下最后一分钟的变化。
下面更详细地描述获得分立的变换数据表格所采用的最佳方法1.确定在怎样的整数T开始变换。比如，参照图13(′582)，在824行所示的10T处开始变换。
2.确定第二稳态曲线的幅值和特性(第一稳态已经确定而且当时正在执行)。例如，参照图13(′582)，在第一稳态中滑架正经历一个3X速率变化。在第二稳态运行时，滑架将经历一个4X速率变化。第二稳态曲线的速率变化特性维持与第一稳态曲线的相同，为一凹形速率-时间的指数关系曲线(图5的类型2)。
3.确定在多长的时间间隔内曲线的斜率将从第一稳态斜率变换成第二稳态斜率。例如，再次参看图13(′582)，表示出在824行与832行之间的815处斜率变换的时间间隔。这个间隔称之为ST。这个值可能象零那样小;不过，根据经验，在变换时建议用起码为1T这样的值来消除很高的加速度。在拉幅机中，其中薄膜的拉伸在变化着，这时就须考虑正在迅速拉伸而未拉坏的薄膜性能的变化。通常选一个较大的ST时间值(＞＞50T)使其不超过存储器硬件的容量及时间约束。对于图13(′582)的系统，ST值选为3.33T。(这表示一个通常已简化了的情况。为了方便，ST总是被规定成为遵循新的稳态曲线的第一滑架进入系统的部分的时候，即ST成为T的整数倍;所说的系统中分开放着一些滑架。)4.计算完成变换的总时间，这被称之为TR。TR是一些比ST大或等于ST的整数个T，通常包括斜率变换时间加上在斜率变换期间自滑架进入系统到离开系统的离开时间。最小的离开时间可以是某个大于最后一个受变换作用的滑架离开该系统的时间。图13(′582)中的滑架11是这种最后的滑架，它在变换开始后进入分开布置的区段。考察处于该图(以计算步骤3的数据为基础)顶部的滑架11离开系统的时间，这个时间刚刚小于斜率变换开始后的8T，所以总变换时间应为8T，这由824行与834行之间的距离来表示。若ST等于零，则滑架8应为最后受作用的滑架，而且在这种只有一类动子的简单情况(“A”类型)中，TR应等于5T。可以使用比TR最小值大的值，但这只能用于用户的变换存储器，因为已完成斜率变换;与此同时，存储器中的所有信息现在可按时地重复。
5.通过根据满足如下限制的关系增加各齿的数据导出所有正经历斜率变换的变换数据a.在变换之前、之间和之后，任何两个达到最终恒定速率的滑架间的距离不应有明显的变化。在该系统用来以此速度传送已拉伸的薄膜时，这是非常重要的，因为在拉幅机的这部分薄膜并未因需拉宽而被充分加热。在任何系统中，重要的是滑架不能追上并碰撞相邻的滑架。
b.各滑架分开放置之后，在一个区段里不得有多于一个的滑架。
6.通过下面的MISS关系式，第5项的约束在很宽的条件范围内可以极好地得到满足
XP＝XP-1+〔Io-(Io-In)(XP-1/ST)〕当O≤XP-1≤ST时这个方程式中的Xp-Rx(P)的简写，对于一个特定的滑架X，它确定为到达一个特定位置或位相或者齿P时标的时间。
XP-1-Rx(P-1)的简写，对于滑架X它确定为到达前齿时标的时间(该齿已从现有(在先的变换)分布或上述计算中得知)＝tp-1-tT，这里tp-1是所关心的动子到达前齿的总时间，tT是从动子进入系统直到变换开始的时间。
Io-对于旧的，现有的在先变换分布，为了在齿P和前齿P-1之间移动，滑架的时标的时间增量。
＝to，p-to，p-1，这里to，p是在旧的稳态时动子到达所关心的齿的时间，to，p-1是到达前齿的时间。
In-对于新的，变换后的分布，为了在齿P和前齿P-1之间移动，滑架的时标的时间增量。
＝tn，p-tn，p-1，这里tn，p是在新的稳态时所关心的动子到达所关心的齿的时间，tn，p-1是到达前齿的时间。
ST-表示斜率变换时间，为了方便它通常是从变换开始直到第一滑架按新曲线进入分开布置的部分的时间。
(Xp-1/ST)-时间线性加权函数，是滑架到达前齿的时间与总的斜率变换时间之比的比值。
可以使用其它关系式，但这个关系在所有的实际操作条件下得出的结果最佳，而且用起来又快又简单。
为了更好地理解以上步骤，利用图8给出一个使用′582专利的图13的条件的具体实例。图8A，8B和8C表示的是采用本发明的方法，对所有正经历斜率变换的滑架以及在第一稳态和第二稳态开始移动和结束移动的滑架所确定的值的表格。对于假设所有滑架都在同一时间开始的每个滑架，这种数据被表示成到每个齿的时标。用这种方法可以很容易地看出数据的相对差别。利用1319时标的分立时间对这种数据划曲线时，本发明的曲线将类似于图13(′582)的曲线，后者是由公知的连续模拟方法确定的。在由用图13(′582)的基本条件的本发明方法所得到的图8中的数据的这种曲线被表示在图10当中。
参照图7能够很好地理解第6段的关系式，图7表示怎样应用本发明计算滑架7在齿60处的数据。这个过程是反速率滑移法(或MISS)此法具有一个上述利用时间线性加权函数的组合表格中的分布滑方法C。
一般说来，这个过程用来对每个滑架计算系统中的每个齿的连续时间数据的值(时标)，这种计算依据的是对旧的稳态和新的稳态的已知信息和选定的斜率变换间隔ST。对一特定的滑架，下一个齿的数据是下面对象的函数-时间Xp-1。这是滑架进入与变换开始有关的前齿的时间加上与旧曲线的斜率不同的时间增量，旧曲线的斜率决定于
-滑架的旧曲线在前述齿处的斜率，由齿间的时标增量Io表示。
-滑架的新曲线在前述齿处的斜率，由齿间的时标增量In表示;
-对前齿的时间Xp-1与总斜率变换时间ST相比较的比值。
在需要寻找斜率变换(ST)开始之间的Xp值的情况下，这些值是已知的，并且像旧的第一稳态的值那样，在那些齿处是相同的，即Xp等于Xp-1加上Io。当需要按照斜率变换(ST)结尾来寻求Xp值时，Xp等于Xp-1加上新的第二稳态曲线的斜率In。
作为一个从图8A得出哪些数据的例子，考虑滑架7(第7列)并对齿56，57，58，59和60的信息(第56，57，58，59、60行)求解。滑架7Xp＝Xp-1+〔Io-(Io-In)(Xp-1/ST)〕其中右边各项如下Xp-1＝X55＝t55-4(t)＝t55-4(1319)X55＝6468.5-5276＝1192.5Io56＝to56-to55＝6560.9-6501.4＝59.5In56＝tn56-tn55＝6191.3-6145.4＝45.9ST＝3.33(T)＝4392.3
X56＝1192.5+〔59.5-(59.5-45.9)(1192.5/4392.5)X56＝1248.3t56＝X56+4(T)＝1248.3+5276t56＝6524.3(见7列，56行)X57＝1248.3+〔58.3-(58.3-44.8)(1248.3/4392.3)〕X57＝1302.9t57＝1302.9+5276t57＝6578.9(见7列，57行)X58＝1302.9+〔57.2-(57.2-43.8)(1302.9/4392.3)〕X58＝1356.1t58＝1356.1+5276t58＝6632.1(见7列，58行)X55＝1356.1+〔56.0-(56.0-42.8)(1356.1/4392.3)〕X59＝1408.0t59＝1408.0+5276t59＝6684.0(见7列，59行)X60＝1408.0+〔55.0-(55.0-41.9)(1408.0/4392.3)〕X60＝1458.8t60＝1458.8+5276
t60＝6734.8(见7列，60行)对于给定的齿60，再次参照图8A，关于每个滑架的数据用数字表示如下参照图13的曲线，滑架2，3，4和5在变换开始之前到达齿60，因此，它们的t60值等于第一稳态的t60值，或者说t60＝6787.4时标。滑架6在变换之后到达齿60，所以，对于滑架6C6X60＝X59+〔Io-(Io-In)(X59/ST)〕X59＝6732.1-5(1319)＝6732.1-6595X59＝137.1X60＝137.1+〔55.0-(55.0-41.9)(137.1/4392.3)〕X60＝191.7t60＝191.7+6595t60＝6787.7(见6列，60行)C7t60＝6734.8由上述计算(见7列，60行)C8X59＝6579.3-3(1319)＝6579.3-3957＝2622.3X60＝2622.3+〔55.0-(55.0-41.9)(2622.3/4392.3)〕X60＝2669.5t60＝2669.5+3957
t60＝6626.5(见8列，60行)C9X59＝6461.8-2(1319)＝6461.8-2638＝3823.8X60＝3823.8+〔55.0-(55.0-41.9)(3823.8/4392.3)〕X60＝3876.4t60＝3876.4+2638t60＝6505.4(见9列，60行)C10X59＝6356.7-1(1319)＝5037.7注意由于滑架10是在斜率变换完成之后到达齿59的，所以ST＝4392.3，对于滑架10X60与新的第二稳态有相同的斜率(尽管时间上从新的稳态有所移动)，因此X60＝X59+In＝5037.7+41.9X60＝5079.6t60＝5079.6+1319t60＝6398.6(见10列，60行)CllX59＝6323.5-0＝6323.5X60＝X59+In＝6323.5+41.9X60＝6365.4t60＝6365.4+0t60＝6365.4(见11列，60行)可以表明，对于这些数点而言，这些解得出的值满足第5段的条件b，也即在斜率变换之前、之间以及其后，达到第二恒定速率后，任意两个滑架间的距离不应有明显的变化。在齿66处达到第二恒定速率，于是，在考察齿67和齿165时，可如下检查在这些分立的位置处滑架之间的间隔的稳定性在齿67处，滑架1和2之间的间隔可如下确定-对于滑架2，在齿67上的时间为7145.5;
-滑架1超前滑架2 1319个时标，或者有7145.5+1319＝8464.5;
-在时标8464.5，滑架1处在齿94;
-94-67＝27，滑架1与2之间间隔27齿关于齿67的这些情况对于滑架2-5是一样的，而滑架6和7并不更多地受到变换的作用，所以它们的间隔也是27齿。不过，滑架8受变换的作用是明显的，以至影响到滑架7和8之间的距离。
在齿67处，滑架7和8间的间隔如下确定-对于滑架8，在齿67上的时间为6928.6-滑架7超前滑架8 1319个时标，或者有6928.6+1319＝8247.6-在时标8247.6，滑架7大约处在齿95-95-67＝28，滑架7与8之间间隔28齿类似的逻辑用于齿67处的其它滑架，也用于齿165处，处在第二速率段结尾处的滑架，得到图6所示的结果的表格。正象图6所能看到的，在达到第二恒定速率之后，相邻滑架之间保持相同的间隔(对于最靠近的齿)，也即在齿67处，滑架9和10间的间隔为33齿，同样在齿165处，滑架9和10间的间隔仍为33齿。然而，要注意的是，变换期间，相邻滑架间的间隔是不同的，也即在齿67处，滑架7与8间间隔28齿，而滑架8与9间间隔30齿，这是因为这种变换的目的在于从一个27齿的间隔变到另一个36齿的间隔。由于初始的间隔为9齿，所以恰如所述的那样，速率/间隔的比从3X变到4X。
所计算并被表示于图8中的数据是根据时标与齿数的关系来表示的。象前面讨论的那样，应该将此转换成时标与位组合格式的关系，以便能够将其送入区域控制器的稳态存储器中和变换存储器中。
利用模运算来确定计算出各区段的数据的过程就象上面所说明那样。各滑架(直线电动机的动子)可分开安置于每个区段，例如区段2-13有1319个二进制信息时标。这在图2中由被标以Z2、Z3等等括起来的信息表示在1102时标列中。一旦一个动子离开一个区段(这通常发生于少于1319个时标)，则因动子未在此太久，所以这个区段的数据就可以取几种形式。例如，这种数据可以是连续的，就象动子仍然在那里;这种数据可以是一个常数值;或者这种数据被截断(等于零)。全部这个讨论选择的是第一方案。此外，可以适度改变数据开始的确切齿数。在那些动子于少于1319时标通过该区的区段中，数据可始于前述现行区段边界的某个齿，只要位组合格式连续，以推进动子完全出了该区的最后一齿即可。为简化整个讨论，假定数据总是在区段的第一个齿开始。
参照图9，当操作者准备完成一次变换，从第一个旧的稳态变换到第二个新的稳态时，他首先要确定新稳态及斜率变换时间ST。机器的控制器决定究竟是以单步亦或多步来完成变换。如果是多步，则包括第一步机器控制器作出变换的时标与齿数关系的数据表，继而确定时标与位组合格式的关系，然后将它们送入变换存储器RAM Y(参见图16)。此后，机器控制器对第一步的“第二”稳态确定时标与位组合格式的关系，并将其送入第二稳态存储器RAM Z。在操作者开始变换操作时，机器控制器作出下一步变换数据表及位组合格式，在两步变换的情况中，这就导致达到最终的“第二”稳态，这之后计算完成。机器控制器会自动地执行第二步变换。
权利要求
1.一种为了沿一直线电动机静子连续地从一个具有小间隔的初速度条件向一个有一定间隔的末速度条件推进多个同步直线电动机动子的方法，所说的静子具有电气上分成多个区段的齿，以便控制，其组成步骤有-确定沿直线电动机静子运动的动子的运动分布；-选择进入静子的动子之间所需要的数据输出间隔数，并在区域控制器的存储器中提供一组存储地址，这组地址的数目等于所需要的间隔数；-根据时间与位置的关系作一个描述运动分布的表格，所说的位置是由动子沿静子到达各齿的数据输出间隔中的时间来确定的；-当动子进入每个区段时，对数据输出间隔实行模运算，以便在一组存储地址中对每个区段形成一个入口地址，为的是判断动子按照所确定的运动分布到达该区段的第一齿的数据点；-把所保持的时间与位置关系的指令一对一地映到起始地址后的存储地址组中-对每个时间间隔确定一个位组合格式，以控制各区段的激励(通电)，从而完成动子的运动分布；-把这些位组合格式存到区域控制器存储器的地址单元中；-为控制各个区段，同时寻址所有区域控制器存储器并输出所存的位组合格式，以致每个动子沿着静子的各区段移动时遵循所确定的运动分布。
2.一种如权利要求1所述的方法，其中对一个稳态条件确定运动分布的方法还包括以下步骤-为了在沿着静子的众多的运动分布区段中间确定一个，沿静子选择若干个分立的位置;-在这些分立位置的每一处确定一个所需要的动子速率;-把许多予先确定的模拟运动关系式存入计算机中，动子可进入各个分立位置之间的区段中;-对动子选择一个予先确定的运动关系式使适合于每个区域，就像该动子沿着静子连续地移动;-在计算机中组合对每个区段所选择的运动分布，确定出所需要的运动分布。
3.一种为了沿一直线电动机静子连续地推进多个同步直线电动机动子提供从第一稳态操作变换到第二种不同的稳态操作的变换数据的方法，其中每个稳态中的动子从一个具有小间隔的初速度条件移动到一个有一定间隔的末速度条件，所说的静子具有电气上分成多个区段的齿，以便控制，其组成步骤有-对沿直线电动机静子运动的动子确定第一稳态运动分布及第二稳态运动分布;-根据时间与位置的关系作一个描述第一稳态运动分布和第二稳态运动分布的表格，所说的位置是由动子沿静子到达各齿的数据输出间隔中的时间来确定的;-选择一个共同的数学方法来描述各稳态运动分布，再选择一组变换分布，确定所有沿静子移动的动子在变换操作期间的运动，每个变换分布都是这些稳态分布的函数，并与它们之间的分配成比例，这个比例由一个加权函数来确定;-对每个时间间隔确定一个位组合格式，以控制各区段的激励(通电)，从而完成动子的运动分布;-把这些位组合格式存到区域控制器存储器的地址单元中;-为控制各个区段，同时寻址所有容纳第一稳态运动分布的区域控制器存储器并输出所存的位组合格式，以致每个动子都遵循第一稳态运动分布;-终止输出第一稳态的运动分布，与此同时，为了控制每个区段，同时寻址所有容纳有变换运动分布的区域控制器存储器并输出所存的位组合格式，以致在变换操作期间，每个沿静子移动的动子都遵循该动子的变换运动分布;-终止输出变换运动分布，与此同时，为控制每个区段，同时寻址所有容纳有第二稳态运动分布的区域控制器存储器并输出所存的位组合格式，以致每个动子都遵循第二稳态运动分布。
4.一种为了沿一直线电动机静子推进多个同步直线电动机动子确定控制数据的方法，所说的静子具有电气上分成多个区段的齿，以便控制，其中各动子经过一段指定的时间，从第一稳态运动分布变换到第二个不同的稳态运动分布，其中每个受变换操作影响的动子都遵循一个特定的变换分布，它在各稳态分布之间的某一处，其组成步骤包括-根据数据输出间隔中的时间值确定动子的第一稳态分布，使动子到达每个齿;-根据数据输出间隔中的时间值确定动子的第二稳态分布，使动子到达每个静子的齿;-利用把数据从第一分布滑移到第二分布对每个受到变换操作影响的动子确定一个特定的变换分布，所说的确定是以一个时间加权函数为基础的，对于每个齿来说，这个加权函数都是该特定动子的时间相关变量与所指定的过渡时间的相应的时间相关表达式之比，这个加权函数具有零和1之间的值，而且对于整个变换时间的是连续的且不随变换时间增加而衰减。
5.一种如权利要求3所述的方法，其中的数学方法是一个分布的表达式，该分布是以时间与位置的关系来表达的，位置是指各动子沿着静子的位置。
6.一种如权利要求3所述的方法，其中的数学方法是一个分布的表达式，该分布是以反的速度与位置的关系来表达的，位置是指各动子沿着静子的位置。
7.一种如权利要求3所述的方法，其中的数学方法是一个分布的表达式，该分布是以实际的速度与位置的关系来表达的，位置是指各动子沿着静子的位置。
8.一种如权利要求3所述的方法，其中的加权函数与斜率变换开始后动子到达前齿的时间与总的斜率变换时间的比值成比例。
9.一种如权利要求3所述的方法，其中的加权函数与斜率变换开始后动子的初始数与变换中涉及的动子总数之比成比例。
全文摘要
分成多个控制区段的同步直线电动机推进多个滑架的控制方法包括根据存储器的地址时标与电动机静子的齿的关系描述每个滑架运动分布数据；对各区段数据作模运算，确定数据在区段控制器的存储器中的排列；利用存在计算机中各种预定的连续模拟关系式确定并组合运动曲线的各个区段，导出稳态的全部运动分布；对各稳态数据点间每个中间变换曲线按比例分配数据点，以确定处在各稳态间的多个中间变换曲线的数据点，所说比例由一个加权函数确定。
文档编号B60L15/00GK1053330SQ9010867
公开日1991年7月24日 申请日期1990年9月13日 优先权日1989年9月13日
发明者戴夫·欧文·舍恩巴赫 申请人:纳幕尔杜邦公司